En el fascinante mundo animal, existen curiosidades que demuestran la sorprendente evolución de las especies. Aunque la gallina suele ser el primer animal que viene a la mente al hablar de seres que ponen huevos, este fenómeno no se limita a las aves y reptiles. Existe un pequeño y único grupo de mamíferos que presenta este tipo de reproducción: los monotremas.
¿Qué son los Monotremas?
Los mamíferos se clasifican en 21 grupos que contienen unas 5.500 especies en total. De estos, solo uno, los monotremas, está representado por mamíferos ovíparos. Este grupo está formado por solo cinco especies actuales: el ornitorrinco y cuatro especies de equidnas (el equidna de hocico corto y tres especies de zaglosos o equidnas de hocico largo).
Los monotremas son animales exclusivos de Oceanía, sorprendentes en muchos aspectos y no solo por el hecho de poner huevos. Con frecuencia se habla de ellos como de "mamíferos primitivos" porque conservan algunas de las características propias de sus antepasados reptilianos. Este es el caso de su reproducción ovípara o la existencia de cloaca, una abertura de salida compartida por los aparatos digestivo, excretor y reproductor. Todas las aves y reptiles la poseen y, de hecho, el término de monotrema (que significa literalmente "un orificio") hace referencia precisamente a esta característica.
Otros caracteres primitivos de los monotremas tienen que ver con su estructura esquelética. Por ejemplo, sus extremidades se insertan en el esqueleto de forma horizontal, paralela al plano del suelo, al contrario que en los demás mamíferos.
Sin embargo, los monotremas comparten características con el resto de mamíferos que los hacen merecedores de pertenecer a este grupo. Para empezar, las hembras poseen glándulas mamarias a ambos lados del cuerpo que, aunque sin pezones, producen leche que es lamida por las crías. También poseen pelo, aunque en el caso de los equidnas y zaglosos parte de él está transformado en púas. Son homeotermos, es decir, son capaces de regular su temperatura corporal, aunque no tan eficientemente como el resto de los mamíferos. Además, los monotremas presentan características especiales que son exclusivas de ellos, siendo novedades evolutivas que surgieron en los antepasados originarios del grupo, y que definen su identidad.
El Ornitorrinco (Ornithorhynchus anatinus): Una Paradoja Viviente
El ornitorrinco es una de las criaturas más singulares del reino animal. Con un hocico similar al pico de un pato, una cola parecida a la de un castor y las patas similares a las de una nutria, su cuerpo está cubierto de pelaje en lugar de plumas. Los primeros registros occidentales de este enigmático animal, endémico de Australia y Tasmania, datan del siglo XIX. Se le considera una "paradoja viviente": un mamífero con pico de pato, espolones venenosos en las patas traseras de los machos y una extraña combinación de reproducción ovípara y alimentación mediante leche materna.
Parte de la dificultad de su estudio radica en su estilo de vida semiacuático, altamente especializado. Su cuerpo aerodinámico y su denso pelaje impermeable le permiten mantener el calor en aguas frías. Las patas delanteras, cortas y palmeadas, le proporcionan propulsión, mientras que las traseras actúan como timón. Otro rasgo distintivo es su capacidad para cerrar ojos y oídos al sumergirse, gracias a unas ranuras ocultas tras su característico pico.
Este animal crepuscular busca alimento al atardecer en los lechos acuáticos de ríos y arroyos, donde se alimenta de invertebrados y pequeños peces. El resto del día lo pasa oculto en madrigueras excavadas en las orillas. Además de estas adaptaciones, el ornitorrinco cuenta con un mecanismo de defensa inusual: los machos poseen un espolón venenoso en sus patas posteriores, lo que los convierte en una de las pocas especies de mamíferos venenosos del mundo. El veneno, compuesto principalmente por pequeñas proteínas similares a defensinas, es lo suficientemente potente como para matar animales pequeños o perros, aunque no es letal para los humanos.
Reproducción del Ornitorrinco
Como ya se mencionó, una de las características más curiosas de los ornitorrincos es que se reproducen poniendo huevos. Las hembras solo tienen un período de apareamiento, después de un complicado cortejo que termina con la pareja nadando unida en círculos lentamente, mientras el macho sostiene con el pico la cola de la hembra.
Las hembras tienen un par de ovarios, pero solo el izquierdo es funcional. Habitualmente ponen entre uno y tres huevos pequeños (pero generalmente dos), que miden unos 11 mm de diámetro y son un poco más redondeados que los de las aves. Los huevos se desarrollan en el útero materno durante unos 28 días. Una vez producida la puesta, son incubados en la madriguera durante 10 días. Durante este tiempo, la madre los sostiene contra su vientre con la cola para proporcionarles calor y protección.
Los recién nacidos son vulnerables, ciegos y sin pelo, y son amamantados durante tres o cuatro meses. Curiosamente, aunque poseen glándulas mamarias, los ornitorrincos no tienen pezones y la leche se libera a través de los poros de la piel (sudan la leche). La madre tiene unos surcos en el abdomen en los que se acumula leche, lo que permite a las crías lamerla. Nacen con dientes, pero se les caen a una edad muy temprana, dejando unas placas córneas con las que muelen la comida.
El Equidna (Tachyglossus y Zaglossus sp.): El Erizo de Púas
Si hablamos de mamíferos que ponen huevos, también se unen los equidnas, cuya apariencia recuerda a la de un erizo o un oso hormiguero, pero su biología poco tiene en común con ellos. Su rasgo más distintivo es un pico alargado en forma de tubo, a través del cual comen y respiran, acompañado de un cuerpo espinoso y unos ojos prominentes que contrastan con su diminuta boca. Poseen una lengua larga y pegajosa, con la que atrapan hormigas y termitas.
Las cuatro especies existentes de equidnas habitan en Australia y Nueva Guinea. El equidna de hocico corto (Tachyglossus aculeatus) es una de las especies. Durante el último día de una expedición coordinada por biólogos de la Universidad de Oxford, se registró una de las especies de este extraño animal, el equidna de hocico largo de Attenborough (Zaglossus attenboroughi), en zonas de selva virgen del norte de Indonesia, confirmando que no estaba extinta como se temía. Los adultos miden 30 centímetros de largo, en promedio.
Solitarios y de hábitos nocturnos, cuando se ven en peligro se enrollan sobre sí mismos o excavan un hoyo rápidamente. Aunque ornitorrincos y equidnas de hocico corto son especies que se consideran fuera de peligro, las tres especies de zaglosos (equidnas de hocico largo), como el de Attenborough y el zagloso occidental o común (Zaglossus bruijni), están considerados en peligro crítico de extinción, debido a la alteración y lo reducido de sus hábitats y a la caza.
Reproducción del Equidna
En el caso del equidna, la hembra pone un solo huevo. El proceso de apareamiento involucra resistencia y competencia. La fase inicial consiste en una larga persecución en la que varios machos siguen a una hembra, pudiendo perder hasta una cuarta parte de su peso en el intento. Si la hembra está receptiva, la competencia se intensifica: los machos excavan una zanja y se empujan entre sí hasta que solo queda un ganador, que inicia un cortejo que puede extenderse durante horas.
La gestación dura unos 22 días (desde el apareamiento), tras los cuales la hembra pone un solo huevo que incuba en una bolsa de piel (un marsupio temporal, similar al de los canguros) durante 10 días. Al igual que en el caso del ornitorrinco, la cría nace sin pelo pero permanece en la bolsa durante 45-50 días, tiempo en el que comienza a desarrollar las espinas o púas que serán su principal forma de defensa. De manera similar, la cría succiona la leche de los poros de las glándulas mamarias, ya que carecen de pezones.
Eclosión de equidna (1974)
El desenlace de este proceso es aún más intrigante para la ciencia: los equidnas machos poseen un pene tetracapitado (con cuatro cabezas), aunque solo utilizan dos en cada cópula, intercambiándolas cada vez que copulan. Las otras dos cabezas "se cierran" y no crecen en tamaño. En sus "primos" los ornitorrincos, el pene también es peculiar y tiene dos cabezas, aunque solo la del lado izquierdo es funcional, ya que en las hembras solo funciona el ovario izquierdo.
La Evolución y Genómica de los Monotremas
Aunque no es evidente, los ornitorrincos, equidnas y los seres humanos, pertenecemos a una clase de animales llamada mamíferos y, por lo tanto, tenemos un ancestro en común. Los mamíferos son parte de un subfilo de animales llamados vertebrados, ya que tienen una espina dorsal compuesta de huesos. Además, hay otras características que nos definen como mamíferos, como el poder conservar la temperatura de nuestro cuerpo de manera constante (homeotermos) y que nuestra reproducción es vivípara (nos desarrollamos dentro del vientre de nuestras madres). Sin embargo, como sucede frecuentemente en la Biología, siempre hay excepciones a la regla y ese es el caso de los monotremas.
Los monotremas son organismos que surgieron aproximadamente hace 200 millones de años, mucho antes de que los humanos aparecieran en la faz de la Tierra. Hoy en día, gracias a las tecnologías de secuenciación de ADN, podemos conocer su información genética o genoma. Desde 2008, se pudo decodificar el genoma del ornitorrinco, y en 2021 se refinó gracias a la secuenciación del ADN de su pariente más cercano, el equidna.
El tamaño del genoma de los monotremas (~2.000 millones de "letras") es menor al de los humanos (~3.000 millones) y otras especies de mamíferos, pero su complejidad se demuestra por las características tan peculiares que ya se han descrito. La cantidad de genes que codifican para proteínas en el ornitorrinco y equidna va de los 20.742 a 22.029 genes, respectivamente. La información genética nos permite elaborar con gran precisión árboles filogenéticos y comparar las diferencias entre especies, así como entender mejor la evolución entre organismos emparentados.
Particularidades Genómicas
Los monotremas cuentan con 42 cromosomas (autosomas) y 10 cromosomas sexuales. Hasta ahora, son los únicos mamíferos que cuentan con esa cantidad de cromosomas sexuales donde el macho tiene 5 cromosomas X y 5 cromosomas Y. Curiosamente, estos cromosomas sexuales funcionan como un complejo y, si se les compara contra los cromosomas sexuales en gallinas, se puede encontrar un arreglo similar, lo que podría explicar muchas de las similitudes reproductivas en los monotremas y las aves. Los monotremas guardan la clave para comprender cómo evolucionó la viviparidad en los mamíferos.
Mientras que los reptiles tienen tres copias funcionales de los genes para la principal proteína de huevo vitelogenina (VTG), en los monotremas encontramos solo una copia funcional (VTG2) y un gen parcial para VTG1. Esto los ha obligado a que, después de nacer, tengan que alimentarse de leche materna, ya que no pueden producir todas las proteínas necesarias para alimentar a la cría dentro del huevo, como ocurre en las aves.
Al igual que los marsupiales, los monotremas tienen un período de lactancia prolongado y la composición de la leche cambia dinámicamente a medida que avanza el desarrollo y se adapta a las necesidades de las crías. El gen SPINT3, que produce una importante proteína específica de la leche presente en la lactancia temprana de los mamíferos placentarios, con un papel probable en la protección de las crías en los marsupiales, está ausente en los monotremas. Sin embargo, la comparación entre genomas de mamíferos confirmó que se conserva en el ornitorrinco la región donde están los genes para producir proteínas de la leche, conteniendo dos copias de una nueva proteína que ha evolucionado con una posible función inmunoprotectora y que es similar a SPINT3. Los genomas de monotrema contienen la mayoría de los genes de la leche que se han identificado en los mamíferos placentarios, incluyendo los tres genes de caseína, que codifican para las proteínas de la leche más abundantes.
Una de las primeras diferencias que se encontraron al comparar los genomas del humano (y otros mamíferos) contra el de los monotremas, es que los genes relacionados con el sistema inmune y el crecimiento del cabello tienen un mayor número de copias en otros mamíferos placentarios. Esto explica el porqué la mayoría de los mamíferos hemos podido desarrollar un pelaje similar, en comparación al equidna que tiene púas y en el caso del ornitorrinco, cuyo pelaje es fluorescente si se le pone debajo de la luz UV.
El sistema inmune de los monotremas es muy limitado, pero cuenta con las mencionadas defensinas, pequeñas proteínas que van en la leche y sirven para combatir bacterias. En particular, un tipo de defensinas que produce el ornitorrinco es el que secreta en el veneno (genes OavDLP). La pérdida de dientes también se puede explicar por un número menor de genes en los monotremas, en comparación con los mamíferos. Mientras que en los mamíferos hay 8 genes involucrados en el desarrollo de los dientes, en el ornitorrinco solo podemos encontrar 4 de ellos.
Con respecto a genes que tienen que ver con la digestión estomacal, hay una gran pérdida de genes, aunque el gen NGN3, que es esencial para el desarrollo del estómago y páncreas, se mantiene tanto en el ornitorrinco como en el equidna. Estos y más resultados nos dan luz para entender de mejor manera la evolución de estos peculiares y fantásticos animales, así como el origen de los mamíferos y la relación con otros vertebrados como los reptiles y las aves.